【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】16H02170 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線検出器 / コンプトンカメラ / ガンマ線天文学 / MeVガンマ線 / 電子飛跡追跡 / エレクトロントラッキング

【研究成果の概要】

我々が独自に考案した、Si-CMOSハイブリッドSi検出器の大型化を行い、それを用いたSi/CdTeコンプトンカメラを開発、評価した。素子は、20ミクロン角で640x640の画素を持ち、コンプトンカメラの散乱体として動作する上で必要な数μ秒のタイミング特性を持つ。我々は解析的な方法と機械学習を用いた手法の研究を行い、散乱電子の散乱方向を得ることに成功した。2mm厚のCdTe両面ストリップ検出器と組み合わせ、662 keVのガンマ線に対して、7.4 keV (FWHM)のエネルギー分解能、3.1 度(FWHM)の角度分解能と、優れた性能が得られた

【研究の社会的意義】

感度のギャップに埋もれて進展が妨げられている数100keV から数MeVの領域でのガンマ線天文学に革新をもたらすために、エネルギー分解能が高く、また角度分解能が高い半導体コンプトンカメラの開発が重要である。本研究で新たに開発した散乱電子の方向を測定できるSi検出器とCdTeイメージャを組み合わせたコンプトンカメラは、到来するガンマ線の方向を一意に決めることができる。これを発展させることで、天体観測ばかりではなく、放射性物質の分布の可視化や医学イメージングにおいて検知力の向上につながる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】21840025 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X線・ガンマ線天文学 / ガンマ線検出器 / 超小型衛星 / トータルドーズ / シングルイベント / 放射化 / モンテカルロシミュレーション / 大面積アバランシェ・フォトダイオード / CsI(T1)シンチレーター / X線 / 電荷有感増幅器

【研究成果の概要】

本研究では、偏光観測用超小型衛星に搭載可能な、小型で高性能なガンマ線バーストの位置決定装置の開発を行った。検出器にはCsIシンチレータとアバランシェフォトダイオード採用し、常温で30keVのX線検出を実現した。さらに軌道上での実際の位置決定性能を見積もるため、衛星筐体を含めた精密なシミュレーションを行い、本検出器が目標としていた誤差5°以下の精度でバーストの位置決定が可能であることを確認した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】2,704千円 (直接経費: 2,080千円、間接経費: 624千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】20244017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X線γ線天文学 / 太陽 / 超新星残骸 / 加速 / ガンマ線検出器 / X線γ線

【研究成果の概要】

本グループが開発を進めてきたSiあるいはCdTeを用いた硬X線イメージャー、あるいはSi/CdTeコンプトンカメラを発展させ、ロケット、大気球実験用検出器の開発を行なった。Fermi、すざく、RHESSI衛星などを用いて、超新星残骸、ガンマ線連星、太陽における、相対論的現象にもとづく非熱的放射の観測研究を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】47,970千円 (直接経費: 36,900千円、間接経費: 11,070千円)

【研究分野】核・宇宙線・素粒子

【研究領域課題番号】63420005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線天文学 / 井戸型ホスウイッチカウンタ- / 硬X線検出器 / 気球実験 / 超新星1987A / 銀河中心 / ガンマ線検出器 / フォトダイオ-ド / 超新星 / 天体ガンマ線 / フォトダイオード

【研究成果の概要】

昨年度にひき続き、天体ガンマ線検出器の開発、改良ならびに観測実験を行った。検出器は、新開発のシンチレ-タGSO(Ce)結晶を主検出部に、CsI結晶を遮蔽部に用いた井戸型ホスウイッチカウンタ-であることを特徴とする。ホスウイッチカウンタ-では、結晶中の螢光減衰時間の違いを利用して、主検出部からの信号を取りだす。このためにパルス波型弁別回路を開発改良を進めた。またデ-タ収集のために開発してきたVMEにもとづく計算機システムの改良を行った。
本研究で開発した検出器を用いて、超新星SN1987Aからの ^<57>Co崩壊による122KeVのラインガンマ線の観測実験を行った。検出器は正常に動作し、我々の開発した井戸型ホスウイッチカウンタ-は、開発目標通りの低バックグランド環境を実現していることが示された。また昨年度不調であったデ-タ収集のためのシステムも予定通りの動作を行い、改良の成果が確認された。
この実験の結果、我々の開発した天体ガンマ線検出器は、40〜800KeVのエネルギ-領域での連続ガンマ線に対し、10^4秒の観測によって〜3×10^<-6>photons/cm^2/sec/KeVの感度をもつことが示された。これは從来の検出器にくらべ5倍以上の高感度である。またラインガンマ線に対しては10^4秒の観測によって〜1×10^<-4>photon/cm^2/secの感度をもつ。このように井戸型ホスウイッチカウンタ-を用いた、天体ガンマ線検出器は、開発目標である、高感度な天体硬X/ガンマ線の検出を可能にした。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1988 - 1990

【配分額】14,300千円 (直接経費: 14,300千円)